Процессы жидкостной химической подготовки кремниевых пластин в производстве СБИС с субмикронными проектными нормами

• Автор: Кирюшина, Ирина Васильевна
• Шифр специальности: 05.27.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 196 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.
ГЛАВА 1. ОБЗОР И ОЦЕНКА ЗАГРЯЗНЕНИЙ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПЛАСТИН, ТЕХНОЛОГИЙ ОЧИСТКИ, МЕТОДОВ КОНТРОЛЯ ЖИДКИХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СРЕД
1.1. Влияние степени химического совершенства подложек на качество получаемых структур.
1.1.1. Виды поверхностных загрязнений и источники их генерации на поверхность полупроводниковых пластин.

1.1.2. Влияние ЖТС на качество поверхности кремниевых пластин.

1.2. Характеристика методов очистки поверхности пластин при производстве ИС

1.2.1. Процессы сухой, паровой и аэрозольной очистки

1.2.2. Характеристика методов жидкостной химической очистки.

1.2.3. Тенденции развития методов ЖХО.

1.3. Классификация методов и средств контролякачества ЖХР

ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ УРОВНЯ КАЧЕСТВА ЖХР И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СРЕД
2.1. Методика определения следовых количеств примесей в ЖХР и технологических средах
2.2. Исследование качества ЖХР в соответствии с зарубежными классификациями.
2.2.1. Оценка состояния поставок и пути повышения качества ЖХР
2.3. Анализ технологических растворов и травителей, применяемых в производстве схем уровня 0,,2 мкм
2.3.1. Исследование растворов для очистки пластин на содержание ионных примесей
2.3.2. Исследование накопления ионных примесей в растворах для травления.
2.3.3. Исследование накопления ионных примесей в растворе для антикоррозионной обработки
2.3.4. Исследование качества ДВ на различных стадиях очистки
ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ ОСНОВНЫХ ТРЕБОВАНИЙ К ФИЗИКОХИМИЧЕСКОМУ ВЗАИМОДЕЙСТВИЮ ТВРДЫХ
ПОВЕРХНОСТЕЙ С ЖИДКИМИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ СРЕДАМИ
3.1. Анализ сил взаимодействия микрочастицы и поверхности кремниевой пластины.
3.2. Правило подбора величин и полярностей дзетапотенциалов для предупреждения адсорбции микрочастиц.
3.3. Правила подбора скорости травления тврдых поверхностей и способов интенсификации процесса
3.4. Правило подбора величины и полярности окислительновосстановительного потенциала жидкой технологической среды для очистки поверхности кремниевых пластин.
3.5. Химический состав и морфология кремниевой поверхности.
3.5.1. Поверхности, покрытые оксидом кремния.
3.5.2. Поверхности с водородной пассивацией
ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА ПРОЦЕССОВ ЖИДКОСТНОЙ ХИМИЧЕСКОЙ ПОДГОТОВКИ ПОВЕРХНОСТИ ПЛАСТИН В МАРШРУТЕ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИС С СУБМИКРОННЫМИ РАЗМЕРАМИ
4.1 .Исследование и разработка технологических процессов очистки кремниевых пластин в модифицированных растворах АПР и СПР
4.1.1 .Постановка эксперимента.
4.1 .Экспериментальные результаты.
4.2.Исследование композиций на основе разбавленных растворов НБ
4.2.1. Исследование травления пластин в растворах НБ в системе рециркуляционной фильтрации
4.2.2.Исследованис модифицированных растворов НР для травления БЮг и диффузионных сткол с целью разработки процессов НРЧаэ и НРоп1у
4.2.3.Проведение исследования возможностей процесса травления в травителе НРН с добавлением соляной кислоты.
4.2.4.Принципы выбора ПАВ для предупреждения осаждения микрочастиц в
растворах НРНС1.
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА


С увеличением степени интеграции схем возрастают требования к химической чистоте материалов, к плотности и физическим размерам поверхностных микродефектов . В технологам изготовления ИС вс большее значение приобретают проблемы, связанные со следами химических загрязнений, особенно металлических, при использовании различных технологических материалов. В большей мере это относится к ЖХР, доля которых в технологическом цикле особенно велика. Так, например, число независимых операций жидкостной обработки для типового процесса изготовления динамического оперативного запоминающего устройства ДОЗУ с объмом памяти 1 МБИТ составляет в среднем операции. Типовой процесс изготовления ДОЗУ 4 Мбит увеличивает это число до операций очистки. Продолжающееся увеличение количества операций ЖХО является основной причиной растущего интереса к процессам накопления химических примесей в технологических растворах в процессе их эксплуатации . Исследования механизма осаждения химических веществ и микрочастиц из жидкой среды на поверхность полупроводниковых пластин стали предметом различных исследований, особенно в лабораториях Японии и США . ДОЗУ и сбои программирования постоянных запоминающих устройств ПЗУ определяются в основном загрязнением металлами . С точки зрения изготовления приборов например, ДОЗУ, наиболее критическими являются элементы третьей группы, такие как Бе, 1, Си . Максимальная растворимость лежит в диапазоне ниже уровня . Как возможное следствие, следы примесей могут насыщать кремниевый образец при температуре процесса, и возникает высокое сверхнасыщение во время охлаждения до комнатной температуры. Аи, Си, и т. К тому же они вступают в реакции с акцепторными примесями например, В, А1 и др. Губительное воздействие таких металлических примесей, как i, , Си, Со, выражается в утонении подзатворного диэлектрика, что вызывается образованием преципитатов металлических силицидов . Очевидно, что преждевременный электрический пробой подзатворного диэлектрика возникает изза увеличения напряжнности электрического поля над утоннным окислом, поскольку преципитаты, как правило, имеют высокую проводимость. ОДУ. Металлические загрязнения легко декорируют существующие кристаллические дефекты, что увеличивает электрическую активность этих дефектов примерно на порядок. Декорированные дислокации и ОДУ хорошо известная причина возникновения утечек рппереходов, увеличения времени регенерации и отказам ячеек памяти ДОЗУ . Эго было подтверждено для 4 М ДОЗУ с ячейками памяти на щелевых структурах . Специфика обработки в жидких технологических средах заключается в разнонаправленном действии различных механизмов взаимодействия тврдого тела пластины с окружающей жидкой технологической средой. Так, в щелочных растворах, например, аммиачноперекисном АПР, идт удаление микрочастиц с поверхности кремниевой пластины по механизму подтравливания окисла кремния. В то же время при достаточном загрязнении АПР ионами Бс, Си и И включается механизм их адсорбции в ионном виде на пластину или возможно осаждение в виде аммиачных комплексов, которые в определнном соотношении могут приводить к коагуляции и осаждаться в форме микрочастиц. Принудительное загрязнение АПР Бе и Са перед выращиванием нм окисла кремния в сухом кислороде привело к утрате целостности подзатворного диэлектрика причм поведение примесей было различно Ре оставалось на поверхности окисла кремния и частично внутри, а Са, как Си или сегрегирует на границе раздела БСЗ. Таким образом, если уровни загрязнения металлическими примесями поверхности перед окислением превосходят п атсм2, возникает существенная деградация подзатворных окислов, выращенных в сухом кислороде средняя величина напряжнности электрического поля пробоя падает до 1 мВсм. Это заключение подтверждено авторами работы . В то же время экспериментально было доказано, что время жизни неосновных носителей заряда, измеренное на МОПструктурах, чтко коррелировало с качеством химических реактивов, использованных для химической обработки в СПР перед окислением.